ჩვეულებრივ ადამიანს, რომელიც არ არის დაკავშირებული ქიმიასთან და მედიცინასთან, როგორც წესი, ბუნდოვანი წარმოდგენა აქვს კობალტის მნიშვნელობაზე მისი სიცოცხლისა და ჯანმრთელობისთვის. კიდევ ერთი მიზეზი, რის გამოც ჩვენ გვიჭირს იმის ახსნა, თუ რა არის კობალტი, არის მისი მწირი განაწილება ბუნებაში. მხოლოდ 0,004% - ეს არის მისი შემცველობა დედამიწის ქერქში. თუმცა, ლითონი და მისი ნაერთები აქტიურად გამოიყენება მეტალურგიაში, სოფლის მეურნეობაში და მედიცინაში. ჩვენს სტატიაში ჩვენ გავაფართოვებთ ჩვენს გაგებას კობალტის როლის შესახებ მრეწველობაში, ასევე ვისაუბრებთ მის ფუნქციებზე ადამიანის ორგანიზმში.
ელემენტის ადგილი პერიოდულ ცხრილში
რა ადგილი უჭირავს კობალტს პერიოდულ სისტემაში? ქიმიური ელემენტების თვისებები, მათ შორის ლითონის ჩათვლით, დამოკიდებულია მათ პოზიციაზე D. I. მენდელეევის ცხრილში. განლაგებულია VIII b ჯგუფში (ცხრილის მოკლე ფორმით - VIII ჯგუფის რკინის ტრიადაში). რკინისა და ნიკელის მსგავსად, მის ატომში ბოლო ენერგეტიკულ დონეზეაორი ელექტრონი, რაც მიუთითებს, რომ ლითონი მიეკუთვნება d-ელემენტებს და განსაზღვრავს მის ძირითად მახასიათებლებს. მეტალს აქვს ორი ვალენტობა - II და III. მას ასევე ახასიათებს ალოტროპიის ფენომენი, ლითონის მოდიფიკაციები შეიძლება ჰქონდეს კუბური ან ექვსკუთხა სტრუქტურა.
რა არის კობალტი?
რა არის ელემენტის ფიზიკური თვისებები? გარეგნულად ეს არის ლითონი მაღალი სიხისტე და მაგნიტური თვისებებით. ვერცხლისფერი ბზინვარება, ელასტიურობა და თერმული სტაბილურობა ელემენტის ზოგიერთი ფიზიკური მახასიათებელია, რომელიც ასევე თანდაყოლილია პერიოდული სისტემის მის ორ მეზობელში - ნიკელსა და რკინაში. არც ჟანგბადი და არც წყალი არ მოქმედებს კობალტზე ჩვეულებრივ ტემპერატურაზე. მისი ნაერთები, როგორიცაა სლატი, დიდი ხანია ცნობილია, როგორც ნივთიერებები, რომლებიც გამოიყენება ლურჯი ვიტრაჟების და ფერადი კერამიკის წარმოებისთვის.
კობალტი არის ტიპიური ლითონი, რომელიც ქიმიური თვისებებით ჰგავს რკინას. რა თვისებები აქვს მის ოქსიდებს, ფუძეებსა და მარილებს?
ორვალენტიანი და სამვალენტიანი კობალტის ნაერთები
კომპლექსური მარილების წარმოქმნის უნარი არის Co (III) ატომების მთავარი განმასხვავებელი თვისება. ეს ნივთიერებები არასტაბილურია, მათში კობალტის საკოორდინაციო რაოდენობა ყოველთვის ექვსს უდრის. მათ აქვთ მაღალი ჟანგვის ძალა. საშუალო მარილები, მაგ. CoCL3 ან Co2(SO4)3 ადვილად გარდაიქმნება მარილებად, რომელშიც კობალტი უკვე ორვალენტიანი ლითონია. მის უწყლო ნაერთებს აქვს ლურჯი ფერი, ხოლო კრისტალური ჰიდრატები და ხსნარები -ვარდისფერი. სხვა ბაზებისგან განსხვავებით, სამვალენტიანი კობალტის ჰიდროქსიდი მარილმჟავასთან ურთიერთობისას არ წარმოქმნის მარილს და წყალს, არამედ გამოყოფს მისგან თავისუფალ ქლორს. ორვალენტიანი ლითონის ფუძე ლურჯი ნალექის სახით მიიღება შესაბამისი მარილის პირდაპირი რეაქციით ტუტესთან. მოდით აღვწეროთ კობალტის თვისებები, რომელიც ერთმანეთში ლითონების მყარი ხსნარების ნაწილია - შენადნობები.
ის აძლევს მასალას მაღალი ტემპერატურის წინააღმდეგობის, სიხისტის, აბრაზიისა და კოროზიის წინააღმდეგობის განსაკუთრებულ ტექნიკურ პარამეტრებს. კობალტის შემცველი შენადნობები გამოიყენება თავდაცვის ინდუსტრიაში, სარაკეტო მეცნიერებაში და დახურული მარყუჟის ქიმიაში. ფოლადის ხელსაწყოების, მაგნიტური თვისებების მქონე მასალების წარმოებაში კობალტი ასევე გამოიყენება შენადნობის დანამატად. ამ რკინის შენადნობების თვისებები ძალიან განსხვავდება ჩვეულებრივი უჟანგავი ფოლადებისგან, რომლებიც შეიცავს მხოლოდ ქრომს ან ნიკელს.
კობალტის გამოყენება ინჟინერიაში
მსოფლიოში წარმოებული ლითონის დაახლოებით მესამედი მიდის კერმეტების - ხელოვნური კომპოზიტური მასალების წარმოებაზე. ვოლფრამის კარბიდი მათში მყარ საფუძველს წარმოადგენს, ხოლო კობალტი მოქმედებს როგორც დამაკავშირებელი და დამამყარებელი კომპონენტი. ის ასევე წარმოადგენს სტრატეგიულ ნედლეულს საავიაციო ინდუსტრიაში ძრავის ტურბინების წარმოებისთვის.
სუფთა სახით ლითონი პრაქტიკულად არ გამოიყენება, მაგრამ კობალტის გამოყენება სხვა ელემენტებთან (რკინა, სპილენძი, ვოლფრამი და ქრომი) ნარევში გავრცელებულია სხვადასხვაში.მრეწველობის. სტელიტის შენადნობი, რომელიც შეიცავს 60%-მდე კობალტს, ხასიათდება გაზრდილი თბოგამძლეობითა და სიმტკიცეთ; ის შეუცვლელი მასალაა საჭრელების და საბურღი ხელსაწყოების წარმოებისთვის. შენადნობი ელემენტები, როგორიცაა ვოლფრამი და მოლიბდენი, აძლიერებს მის მუშაობას. ვიტალიუმის შენადნობი, რომელსაც აქვს მაღალი წინააღმდეგობა პლასტიკური დეფორმაციის მიმართ, ასევე შეიცავს კობალტს. ნაერთის თვისებების მახასიათებელია შემდეგი: სითბოს მდგრადი და მჟავა რეზისტენტული, იგი გამოიყენება ქიმიური აღჭურვილობის წარმოებაში: სინთეზის სვეტები, დისტილაციის აპარატი. შენადნობების როლი სხვადასხვა ტიპის კოროზიის წინააღმდეგ ბრძოლაში დიდია, მაგალითად, სტელიტისაგან დამზადებული ნაწილები და მექანიზმები წინააღმდეგობას უწევს განადგურებას შიდა წვის ძრავებში მექანიკური ზედაპირების რხევისა და რხევის დროს.
კობალტის მიღების მეთოდები
ეკონომიკის სხვადასხვა სექტორი მოითხოვს კობალტის შემცველი მასალების გამოყენებას. ეს ხელს უწყობს მადნების და მინერალების მოპოვების ზრდას, კერძოდ: კობალტის სანელებელს და სიპრიალს. ამ ქანების შემადგენლობაში ასევე შედის დარიშხანი, რომელიც აიძულებს გამოიყენოს გაზრდილი უსაფრთხოების ზომები ლითონის დნობის პროცესებში. კობალტის მიღების ძირითადი მეთოდია პირომეტალურგია, ასევე გამოიყენება მადნის სულფატური მჟავით დამუშავების მეთოდი. ყველაზე პერსპექტიულია სილიკატურ-ოქსიდის მადნების, პირიტის და პენტლანდიტის საბადოები ჩინეთში, რუსეთში (კოლას ნახევარკუნძულზე, ტუვას რესპუბლიკაში და კრასნოიარსკის მხარეში), ასევე კანადაში.
მეტალის გამოყენება სოფლის მეურნეობაში დაწამალი
კვალი ელემენტის კობალტის გარკვეული მნიშვნელოვანი თვისებები ხელს უწყობს მის გამოყენებას, მაგალითად, მოსავლის წარმოებაში მცენარეთა ვეგეტატიური მასის გაზრდის მიზნით. იონჯაში, ლუპინში, სამყურაში და პარკოსნების ოჯახის სხვა ძვირფას საკვებ ბალახებში, ის შედის აზოტის ფიქსაციის ფერმენტულ რეაქციებში, რომლებიც წარმოიქმნება კვანძოვანი ბაქტერიების დახმარებით. მიკროელემენტის ნაკლებობა გამოიხატება ისეთი სიმპტომებით, როგორიცაა ფოთლის პირების გაუფერულება და მათი ფოტოსინთეზის უნარის დაკარგვა, ზრდის პროცესების შენელება და მცენარის განვითარების მთელი ციკლის დარღვევა. კობალტის ჭარბი შემცველობა შესაძლებელია მიკროსასუქების შემოტანის ნორმების დარღვევის გამო. ვინაიდან მისი ნაერთები წყალში ძალიან ხსნადია, ისინი დაუყოვნებლივ შედიან ქსილემაში და გამტარი ელემენტების (სისხლძარღვოვან-ბოჭკოვანი შეკვრა) მეშვეობით შედიან ფოთლის მეზოფილში, რაც იწვევს მათ გაუფერულებას და ჭკნებას. მარცვლეული კულტურები ყველაზე მგრძნობიარეა ჭარბი მიკროელემენტის მიმართ: შვრია, ქერი, ბრინჯი.
ბიოქიმია კობალტის ნაერთების როლის შესახებ
ბიოლოგიის ფილიალმა, რომელიც სწავლობს ცოცხალ მატერიას მოლეკულურ და უჯრედულ დონეზე, დაადგინა ამ ქიმიური ელემენტის მნიშვნელოვანი ფუნქცია. ის ბიოლოგიურად აქტიური ნივთიერებების - ფერმენტებისა და ჰორმონების არაცილოვანი ნაწილის ნაწილია. მაგალითად, ადამიანის ორგანიზმში კობალტი გვხვდება ფარისებრი ჯირკვლის მიერ წარმოქმნილ თიროქსინის მოლეკულებში და აკონტროლებს მეტაბოლურ პროცესებს. კიდევ ერთი მნიშვნელოვანი ჰორმონი, რომელიც არეგულირებს სისხლში გლუკოზის დონეს, არის ინსულინი. ის გამოიყოფა პანკრეასის ლანგერჰანსის კუნძულების β-უჯრედებით და ასევე შეიცავს კობალტის ნაერთებს. არასაკმარისი მიწოდებაელემენტი ადამიანის უჯრედებსა და ორგანოებში შეინიშნება შერეული კვებიდან ვეგეტარიანელობაზე გადასვლისას, ჰელმინთური ინვაზიებით და საჭმლის მომნელებელი სისტემის დაავადებებით. როგორც ხედავთ, კობალტი არის მიკროელემენტი, რომელიც სერიოზულად მოქმედებს ადამიანის ორგანიზმში ჰომეოსტაზის დონეზე.
ქიმიური ელემენტის მნიშვნელობა მეტაბოლიზმში
ჰემატოპოეზი, რომელსაც ახორციელებს წითელი ძვლის ტვინის მიერ, ხდება კობალტის შემცველი ნივთიერებების - შესაბამისი ფერმენტების აქტივატორების მონაწილეობით. B ჯგუფის ერთ-ერთი მთავარი ვიტამინი - ციანოკობოლამინი (B12), რომელიც მონაწილეობს სისხლის წითელი უჯრედების წარმოქმნაში ჰემატოპოეზურ ორგანოებში, იცავს ორგანიზმს ანემიისგან. ღვიძლის, საქონლის ხორცის, ზღვის პროდუქტების, გარგარის ჩირის, ჭარხლის შემცველი სწორი და დაბალანსებული კვება უზრუნველყოფს ადამიანის ორგანიზმში კობალტის საჭირო დონეს (დაახლოებით 40 მგ დღეში) და დაიცავს მას იმუნური, გულ-სისხლძარღვთა და ენდოკრინული სისტემის დაავადებებისგან.
